Fishapods
Les traces de tétrapodes fossilisées du milieu du Dévonien sont antérieures de 18 millions d'années aux précédents enregistrements de tétrapodes. Ces traces datent du Dévonien moyen de la Pologne et remontent à près de 400 millions d'années. Les empreintes ont été faites dans la boue d'un lagon tropical, et aucun animal de cette époque n'aurait pu faire ces traces, à l'exception d'un tétrapode. La découverte suggère fortement que les animaux étaient des poissons, et non des amphibiens, lorsque la transition vers les membres s'est produite. Le terme de fishapod est de plus en plus utilisé. Ils auraient été dérivés de poissons à nageoires lobées (Sarcopterygii), mais d'un genre dont le corps fossile n'a pas encore été trouvé. L'équipe polonaise suggère que la transition poisson > tétrapode pourrait avoir eu lieu dès le Dévonien inférieur.
Les premiers tétrapodes vivaient entièrement dans l'eau. Ils ne pouvaient pas vivre sur la terre ferme. On croyait autrefois que les poissons s'étaient d'abord déplacés sur la terre ferme, soit pour chercher de la nourriture (comme les bousiers modernes), soit pour trouver de l'eau lorsque l'étang dans lequel ils vivaient s'asséchait. Plus tard, on pensait qu'ils avaient développé des jambes, des poumons et d'autres parties de leur corps pour mieux vivre sur la terre ferme.
Neuf genres de tétrapodes du Dévonien ont été décrits. Ces premiers tétrapodes n'étaient pas terrestres. Ils vivaient dans des habitats marécageux comme les zones humides peu profondes, les lagunes côtières, les deltas de rivières saumâtres et même les sédiments marins peu profonds. Beaucoup de choses suggèrent que c'est dans ce type d'environnement que les tétrapodes ont évolué. De plus, comme les fossiles des premiers tétrapodes sont très répandus sur le continent des Vieux Grès Rouges, ils ont dû se répandre en suivant les lignes côtières. Cela signifie qu'ils ne pouvaient pas vivre uniquement en eau douce.
Ils peuvent néanmoins avoir passé de brèves périodes hors de l'eau et auraient utilisé leurs jambes pour se frayer un chemin dans la boue. Les premières formes terrestres confirmées sont connues depuis les premiers dépôts du Carbonifère, quelque 20 millions d'années plus tard.
Les tétrapodes se sont adaptés aux environnements terrestres au fil du temps et ont passé de plus longues périodes loin de l'eau. Ils ont également passé une plus grande partie de leur stade juvénile sur terre avant de retourner dans l'eau pour le reste de leur vie. Il est également possible que les adultes aient commencé à passer un certain temps sur la terre ferme pour se prélasser au soleil, près du bord de l'eau. Les premiers véritables tétrapodes qui se sont adaptés au déplacement sur terre étaient petits. Ce n'est que plus tard qu'ils ont augmenté en taille.
Le fossé de Romer
Entre les poissons tétrapodes à nageoires lobées et les premiers amphibiens et amniotes du Carbonifère moyen, il y a un écart de 30 millions d'années, avec peu de fossiles de tétrapodes satisfaisants. C'est cette lacune, constatée au début des années 1950 par Alfred Romer, qui est à l'origine de la création de la société Romer. Quelques nouveaux fossiles ont été trouvés dans les années 1990, comme Pederpes, en plein milieu de la lacune de Romer. Cette brèche cache encore des détails de la transition du poisson au tétrapode, mais pas autant qu'avant.
Jusqu'à présent, seuls deux sites fossilifères du Tournasien (le plus ancien du Carbonifère) sont connus. Le premier est la formation de Horton Bluff à Blue Beach, en Nouvelle-Écosse. Une grande partie de ce matériel n'a pas encore été décrite scientifiquement.
Le seul autre endroit où un tétrapode de Tournasie a été trouvé est près de Dumbarton, dans l'ouest de l'Écosse. Le squelette articulé (connecté) de Pederpes y a été trouvé. Nous avons maintenant des nouvelles de cette formation dans cinq endroits des Scottish Borders. L'article décrit cinq nouveaux tétrapodes tournaisiens, avec des informations sur leur habitat.
"Notre analyse montre que le Tournaisien comprenait un assemblage riche et diversifié de taxons, qui comprenait des proches parents de certaines formes du Dévonien sur la tige du tétrapode et des membres basaux de la tige de l'amphibien".
Les auteurs disent
"Bien qu'un événement d'extinction à la fin du Dévonien ait entraîné la disparition de nombreux groupes de poissons archaïques, nos études fournissent de nouvelles perspectives sur la récupération et la diversification des groupes survivants qui ont ensuite constitué la base de la diversité des vertébrés modernes".
Apparemment, la scission entre les amphibiens et les amniotes est survenue peu après l'extinction, lorsque les tétrapodes ont commencé à se rétablir. "Cela correspond à la plupart des dates moléculaires de la scission, ce qui la situe en moyenne à 355 il y a quelques années, une date seulement 4 myr après la fin du Dévonien".
L'œuf cleidoic
Alors que les amphibiens pondent leurs œufs dans l'eau, tous les autres tétrapodes (les amniotes) pondent des œufs cleïdiens. Ces œufs sont comme de petits étangs privés, qui protègent et nourrissent l'embryon jusqu'à ce qu'il se transforme en un petit. Il s'agit d'une "invention" clé de l'évolution, qui a permis aux amniotes d'envahir la terre. Une fois que les amniotes étaient vraiment des animaux terrestres, il s'en est suivi une énorme radiation adaptative. Ce fut l'une des avancées les plus significatives dans l'évolution des vertébrés.
Tétrapodes à tige
Les tétrapodes souches sont difficiles à classer car ils ne possèdent pas certaines ou toutes les caractéristiques clés des groupes standard.
- Tétrapodes à tige terrestre
Descendants de poissons qui ont d'abord vécu un mode de vie amphibie. Les amniotes et plus tard les amphibiens sont leurs descendants. Caractéristiques : capables de supporter leur corps sur terre pendant de longues périodes ; avaient cinq doigts et orteils (membre pentadactyle) contrairement à leurs ancêtres fishapods. N'ont pas encore développé les caractéristiques des principaux groupes de tétrapodes.
- Les tétrapodes souches ont évolué en :
- Amphibie > Lissamphibie actuelle
- Amniota
- Sauropsida > reptiles et oiseaux d'aujourd'hui
- Synapsida > les mammifères d'aujourd'hui
Les premiers fossiles de tétraèdes à tige
- Pederpes, un des premiers tétrapodes du Mississippien, il y a 359-345 millions d'années (mya).
- Westlothiana, à partir de 350mya, soit un amniote précoce, soit un groupe frère des amniotes
- Casineria, de 340 mya, une amniote basale.
- Protoclepsydrops, du centre de la Pennsylvanie, 314 mya, probablement le premier synapside
- Hylonomus, de 312 mya, anapside sauropsid précoce
- Paleothyris, 312-304 mya, un autre anapsidus sauropsid précoce
- Archéothyris, de 306 mya, un synapside précoce
- Petrolacosaurus, de 302 mya, la première diapsid sauropsid
